Intelligent Car

  • Informatik
  • Sekundarstufe I
  • variabel
  • 1 Arbeitsmaterial

Mit dem LEGO Mindstorms NXT System von LEGO Education lassen sich attraktive LEGO Modelle bauen und über einen zentralen Baustein, den sogenannten NXT-Stein, programmieren. Im Folgenden werden einige mögliche Unterrichtsszenarien vorgestellt.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Autos üben auf Jugendliche eine große Faszination aus. Sie eignen sich daher gut als Anschauungs-, Recherche- oder Themenobjekt für Unterrichtseinheiten, mit deren Hilfe sich technische Sachverhalte attraktiv vermitteln lassen. Da die IT immer mehr Einzug in die Fahrzeugwelt hält, lassen sich auch einige Steuerungs- und Regelungsalgorithmen erlernen und implementieren. Das LEGO Mindstorms NXT-System eignet sich dazu, einen PKW relativ naturgetreu im Modell nachzubauen: das Intelligent Car.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Durch die Programmiermöglichkeit des NXT-Bausteins sowie die Integration von Motoren und Sensoren in die Programme können leicht moderne Fahrerassistenzsysteme realisiert werden. Der handlungsorientierte Ansatz des LEGO Education Lernkonzepts ist geeignet, fundierte Kenntnisse der Informatik zu vermitteln. Es hat sich zudem gezeigt, dass gerade das Erleben der funktionierenden Lösung einen deutlichen Lernfortschritt bewirken kann. Theoretisch Erlerntes lässt sich in technisch anspruchsvollen Modellen nachzubauen und wesentliche Basisalgorithmen lassen sich in verschiedenen Programmiersprachen implementieren. So wird Gelerntes zu Erlebtem.

  • Aufbau der Unterrichtseinheit
    Die Unterrichtseinheit zum Intelligent Car gliedert sich im Sinne des LEGO Education Lernprozesses in die Phasen Motivation, erste Implementierung und Verbesserungen.
  • Beispiel 1: Die automatische Einparkhilfe
    Wie die automatische Einparkhilfe als ein Beispiel moderner Fahrzeugtechnik im Unterricht erarbeitet werden kann, wird hier dargestellt.
  • Beispiel 2: Der Abstandsregeltempomat
    Als zweites Beispiel für die unterrichtliche Erarbeitung einer innovativen PKW-Technologie wird der Abstandsregeltempomat betrachtet.
  • Zusammenfassung und Ausblick
    Fahrzeugelektronik kann mit dem Intelligent Car von LEGO Education anschaulich erläutert und nachgebildet werden. Auch für die Weiterarbeit bietet LEGO kreative Möglichkeiten.

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • ein Grundverständnis moderner Automobiltechnik, die heutzutage ohne IT nicht mehr denkbar ist, erlangen.
  • Fahrerassistenzsysteme anhand zweier Beispiele verstehen und den Entwicklungsprozess von einer einfachen hin zu einer komplexeren, aufgabenangemessenen Realisierung erleben, sowohl bei der Konstruktion des LEGO Modells als auch insbesondere bei der Software-Entwicklung.
  • Vorteile einer proportionalen gegenüber einer Sprungregelung reflektieren und dabei ein Anwendungsbeispiel für lineare Funktionen erkennen.
  • den Unterschied zwischen einer reinen Steuerung und einer sensorgesteuerten Regelung erfahren sowie eine Methode zur Bestimmung einer zurückgelegten Strecke anwenden.
  • Programmierkenntnisse erlernen oder, wenn schon vorhanden, anwenden.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Arbeit am Modell und am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen.
  • Rechercheaufträge zu Fahrerassistenzsystemen erledigen.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • im Team Lösungen diskutieren und entwickeln.
  • lernen, dass Benutzerbedürfnisse wichtige Faktoren in der Technikentwicklung sind, und diese reflektieren.
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Avatar Manuel Friedrich

ist Diplom-Informatiker und seit gut zwei Jahren als LEGO Education Berater tätig. Weitere Realisierungen von Fahrassistenz-Technologien sowie die Erarbeitung weiterer Unterrichtseinheiten oder Demonstrationsmaterialien sind in Vorbereitung. Der Autor freut sich über Feedback und ist offen für Diskussionen und Weiterentwicklungen.

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